新钠离子电池迎合电网需求

钠离子电池使用活性炭阳极和钠锰基阴极，水性电解液在两个电极之间传输钠离子，进行充放电，这些材料都是无毒的，电池100％可回收。公用事业机构要廉价的，持久耐用的方法，来存储电厂生产的多余能量，特别是因为有间歇的电力，从太阳能和风电场添加到混合电网。不幸的是，现有电池用于电网级存储，不是太昂贵，就是不能持续所需的数千次循环，以便使它们具有成本效益。

低成本电池：阿奎恩公司的这八个原型电池可以串在一起，组成一个15伏的模块（如上图所示），然后可以继续堆叠，组成更大的模块。来源：麻省理工科技创业

一种新电池已经开发出来，开发者是匹兹堡（Pittsburgh）的阿奎恩能量公司（AquionEnergy），他们使用简单的化学反应，就是一种水性电解液和丰富的材料，如钠和锰，而且预期成本为每千瓦时存储容量300美元，不到锂离子电池使用成本的三分之一。

第三方测试表明，阿奎恩的电池可以持续5000次以上的充放电循环，而且有超过85％的效率。公司已获得3000万美元的风险资本，以加快制造它的钠离子电池（sodium-ionbatteries）。这项新技术可能是最便宜的方式，可以存储大量能量，让电网可以使用电池，杰伊惠特克（JayWhitacre）说，他是公司的创始人兼首席技术官。阿奎恩公司的电池使用活性炭阳极和钠锰基阴极。一种水性电解液在两个电极之间传输钠离子，进行充电和放电。原理类似锂离子，但钠离子更丰富，因此使用更便宜。与溶剂型电解质相比，水性电解质更容易使用，也更便宜。更妙的是，这些材料都是无毒的，电池100％可回收，惠特克说。

下一步是这项技术的电网级测试。阿奎恩公司已经开始装运预生产的电池原型，运送到离网型太阳能电力公司。下个月，一个1000伏的模块会运送到荷兰电工材料协会（KEMA），这是荷兰的一家能源咨询和检测公司，在费城（Philadelphia）外有一套设施。

公用事业公司使用存储的能量，满足使用高峰期间的电力需求，这种做法称为调峰（peakshaving），有助于保持电网的可靠性和效率，并降低电价。惠特克说，阿奎恩电池的设计就是为了这些电网应用。他说，这非常非常适合离网太阳能和风能支持，也适合调峰。这是两种非常不同的应用，而我们的电池已证明对两种都有效。约翰米勒（JohnMiller）是电化学电容器专家，也是咨询公司JME公司总裁，这家公司在俄亥俄（Ohio）榭柯高地（ShakerHeights），他说，阿奎恩公司的电池可能是最便宜的，有各种电池技术争先恐后地供应电网存储。他以此比较当今最常见的电网存储技术，就是抽水蓄电，这占95％的公用事业级储能。抽水蓄电要在电力需求低的时候，把水升到高处，在高峰期间放水通过涡轮机。然而，这受到地质和空间的限制，而且抽水蓄电系统要多年时间，花费数百万美元才能建成。公用事业公司现在开始考虑电池，因为它们几个月就可以交付，而且原则上可以放置在任何地方。

铅酸更是太昂贵了，米勒说。阿奎恩公司的技术正在到达抽蓄电的成本范围，就是每千瓦时两美分（在系统的使用寿命期间）。他们是独到的，我会说，这非常有希望用于电网存储。

到目前为止，没有现成技术能够满足所有电网的储能要求，哈雷西卡玛斯（HareshKamath）说，他是电力研究院（ElectricPowerResearchInstitute）能量储存项目经理。每种技术都有不同的最有效点，在成本，安全性，可靠性，寿命和效率方面，都是这样，他说。

有一些电力公司使用铅酸电池和钠硫电池，用于电网存储。铅酸电池便宜，但只有500-1000个循环，而钠硫电池很昂贵，每千瓦时达1000美元。其他新兴技术，锂离子电池，地上压缩空气存储，以及流体电池（flowbatteries），仍然十分昂贵，而且未经证实。电网蓄电池技术也必须即插即用，而且不要大量的安装，阿里诺莱（AliNourai）说，他是荷兰电工材料协会执行顾问。阿奎恩公司的电池可能也有缺点，就是大而笨重，就和铅酸电池相同，诺莱说，但是，它们成本低，循环寿命长，就弥补了这一点。

用于电网存储，最大障碍是成本，而阿奎恩公司在此占了上风，他说。假如价格合适，人们会容忍低效率和高重量。卡玛斯说，钠离子电池是一项有趣的新技术，但电网级演示将辨明，它所具备的，是否是公用事业公司正在寻找的。与任何其他技术不同，这是一项非常早期阶段的技术，我们不了解它能做什么，他说。

原则上说，它看起来是非常有前途的，这就是为何，这个行业有很多人对此感到兴奋，但是，这些承诺是否能兑现，还有待观察。尽管如此，惠特克对阿奎恩公司还是有雄心勃勃的计划。这家公司正在制作35瓦时的组件，是模块化的，在它的研发设施中可堆叠。明年，这家公司希望，在这个厂生产多兆瓦时值的电池，推出它的第一款商业化产品，并破土动工，修建一座500兆瓦时产量的厂。